KR100620074B1

KR100620074B1 - 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치 및 방법

Info

Publication number: KR100620074B1
Application number: KR1020040067174A
Authority: KR
Inventors: 박선라; 박종오
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2006-09-08
Also published as: KR20060018681A

Abstract

본 발명은 인체 내부의 영상 획득장치에 관한 것으로서, 특히 적녹청 광원을 이용하여 높은 해상도의 인체 내부의 영상을 얻을 수 있는 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 의한 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치는 적녹청 각각의 단색광에 의한 인체 내부의 이미지를 생성하는 캡슐형 내시경과, 상기 캡슐형 내시경으로부터 전송된 각각의 적녹청 이미지를 합성하여 인체 내부의 영상을 복원하는 외부 수신장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치 및 방법{INSIDE HUMAN BODY VIDEO AQUSITION APPARATUS AND METHOD WITH RGB LIGHT SOURCE}

도 1은 이미지 센서에 부착되는 RGB 컬러 필터의 예시도.

도 2는 본 발명에 의한 캡슐형 내시경의 내부 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 캡슐형 내시경에 장착된 광원장치의 정면도.

도 4는 본 발명에 의한 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치의 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **

9 : 수납체 10 : 캡슐형 내시경

11 : 광창 12 : 렌즈

13 : 이미지 센서 14 : 적녹청 광원

15 : 전원공급부 16 : 데이터 송신부

20 : 외부 수신장치 21 : 데이터 수신부

22 : 적녹청 영상처리/복원부 23 : 디스플레이부

본 발명은 인체 내부의 영상 획득장치에 관한 것으로서, 특히 적녹청(RGB) 광원을 이용하여 높은 해상도의 인체 내부의 영상을 얻을 수 있는 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치에 관한 것이다.

인체 내부에서 의학적 정보를 수집하기 위한 여러 가지 영상 획득장치가 개발되어 사용되고 있다. 인체 내부의 영상 획득장치로서 대표적인 것은 내시경이다. 일반적으로, 케이블에 연결된 내시경을 환자의 목구멍이나 항문을 통해 인체 내부로 삽입하여, 위나 대장 등 인체 내부의 영상을 획득한다. 내시경은 신뢰성이 높고 인체 내부에서 수집한 데이터의 품질이 우수하다는 장점이 있지만, 내시경 시술을 받는 환자에게 큰 고통을 줄 수 있다. 따라서 현재 케이블 삽입이 필요없는 캡슐형 내시경이 개발되어 상용화되고 있다. 이 캡슐형 내시경은 알약과 같이 환자가 삼키기만 하면 내시경의 카메라에서 포착된 인체 내부의 영상 데이터가 외부의 수신기로 전송되어 모니터에서 이를 재현할 수 있다.

캡슐형 내시경의 동작을 살펴 보면, 전방에 장착된 백색광원에서 발산된 백색광을 인체 내부에 조사하고 반사되어 나오는 반사광을 렌즈를 통해 집중시켜 이미지 센서로 보낸다. 이미지 센서에 입력된 영상은 내부의 각종 회로를 통해 처리되어 외부의 수신장치로 전송된다.

캡슐형 내시경에서 사용되는 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)이다. 이러한 이미지 센서는 빛의 명암을 판별하여 이를 전기적 신호로 변환하는 것으로, 색상을 구분하는 것은 아니다. 따라서 이미지 센서 자체는 흑백이며, 컬러 영상을 얻기 위해서는 이미지 센서에 RGB 컬러 필터를 부착하여야 한다.

도 1은 이미지 센서에 부착되는 RGB 컬러 필터를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 컬러 필터는 G(녹)-R(적)-G(녹)-B(청)의 모자이크 형태로 배치되어 있다. 여기서, G 픽셀이 R 픽셀과 B 픽셀에 비해 두 배 더 많은데, 그것은 인간의 눈이 황색-녹색광에 더 민감하기 때문이다. 이렇게 구성된 컬러 필터는 입사되는 빛을 선택적으로 통과시키고, 이미지 센서는 이를 RGB 픽셀의 조합으로 분해하여 저장하고 이 정보의 평균값을 계산하여 다양한 색상을 구현할 수 있다.

그러나 컬러 필터를 구성하는 각 RGB 픽셀은 오직 적, 녹, 청 중 한 개의 빛의 파장 밖에 통과시키지 못하므로, 적색과 청색의 25%, 녹색의 50%만을 흡수하게 된다. 그 결과, 전체의 1/3 색밖에 흡수하지 못하기 때문에, 나머지 2/3에 대한 보간 처리가 필요하며, 이 때 컬러 구조가 상실되고 영상의 선명도가 저하된다.

즉, 종래 캡슐형 내시경에서는 인체 내부에서 반사된 백색광이 RGB 컬러필터를 통해 컬러 영상화되므로, 상기와 같이 영상의 해상도에 한계가 있어서 보다 높은 해상도의 영상을 획득할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 종래 캡슐형 내시경보다 정확하고 선명한 고해상도의 인체 내부의 영상을 획득할 수 있는 인체 내부의 영상 획득장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명에 의한 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치는 적녹청 각각의 단색광에 의한 인체 내부의 이미지를 생성하는 캡슐형 내시경 과, 상기 캡슐형 내시경으로부터 전송된 각각의 적녹청 이미지를 합성하여 인체 내부의 영상을 복원하는 외부 수신장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치에서 사용되는 캡슐형 내시경(10)의 내부 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 캡슐형 내시경(10)의 외부는 빛이 통과할 수 있는 재질로 이루어진 돔 형태의 광창(11)과 캡슐형 내시경(10)의 각종 소자들을 수납 및 보호하는 장방형의 수납체(9)로 이루어져 있고, 캡슐형 내시경(10)의 내부는 인체 내부로부터 반사된 빛을 모으는 렌즈(12), 렌즈(12)에서 모아진 반사광을 이미지로 변환하는 이미지 센서(13), 적녹청 광원(14)이 복수개 조합된 광원장치, 캡슐형 내시경(10)에 전원을 공급하는 전원공급부(15) 및 외부 수신장치(20)(도 4 참조)에 데이터를 송신하는 데이터 송신부(16)를 포함한다.

캡슐형 내시경(10)의 내부 구조를 구체적으로 살펴 보면, 광창(11) 뒤에 렌즈(12)가 위치하고 렌즈(12) 뒤에는 각종 회로가 집적되어 있는 이미지센서(13)가 배치된다. 렌즈(12)와 이미지센서(13) 사이의 거리는 광창(11)을 통해 입사된 빛이 이미지 센서(13)의 표면에 집속될 수 있도록 조정된다. 렌즈(12)와 이미지센서(13) 사이에는 복수개의 적녹청 광원(14)이 캡슐형 내시경(10)의 둘레를 따라 배치되어 광원장치를 구성한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 광원장치의 정면도를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 광원장치는 캡슐형 내시경(10)의 둘레를 따라 상하좌우에 배치된 4개의 적녹청 광원(14)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 광원장치가 4개의 적녹청 광원(14)의 조합으로 구성되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 캡슐형 내시경(10)의 둘레를 따라 도우넛 형태를 가지고 4개 이상의 적녹청 광원(14)이 일정 간격으로 배열될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 적녹청 광원(14)은 적녹청 LED를 이용하여 1개의 적색 LED, 1개의 녹색 LED 및 2개의 청색 LED로 구성되어 있다. 하나의 적녹청 광원(14)에서 두 개의 청색 LED를 사용하는데, 그것은 청색 LED가 다른 색 LED에 비하여 광량이 작아 비율을 맞추기 위해서이다. 각각의 단색광원(적색광원, 녹색광원, 청색광원)은 발광시간을 달리하여 인체 내부에 해당하는 단색광(적색광, 녹색광, 청색광)을 발산한다.

도 4는 본 발명에 의한 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치의 개략도를 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 인체 내부의 영상 획득장치는 적녹청 각각의 단색광에 의한 인체 내부의 이미지를 생성하는 캡슐형 내시경(10)과, 캡슐형 내시경(10)으로부터 전송된 각각의 적녹청 이미지를 합성하여 인체 내부의 영상을 복원하는 외부 수신장치(20)를 포함한다.

외부 수신장치(20)는 인체 내부에 삽입된 캡슐형 내시경(10)으로부터 각각의 적녹청 이미지를 수신하는 데이터 수신부(21)와, 각각의 적녹청 이미지를 합성처리 하여 인체 내부의 영상을 복원하는 적녹청 영상처리/복원부(22)와, 복원된 영상을 화면에 출력하는 디스플레이부(23)를 포함한다.

이와 같이 구성된 인체 내부의 영상 획득장치의 동작을 살펴 본다.

우선, 캡슐형 내시경(10)에서 적녹청 광원(14)의 각 단색광원의 발광시간을 달리하여 단색광원을 발광시킨다. 각 단색광원의 발광 시 그 단색광이 인체 내부로부터 반사되면 렌즈(12)가 이 반사광을 이미지 센서(13)로 집속시킨다. 이에 따라 이미지 센서(13)는 반사광을 전기적 신호로 변환하여 각 단색광에 의한 인체 내부의 이미지를 생성한다. 각 단색광에 의한 인체 내부의 이미지는 캡슐형 내시경(10)의 데이터 송신부(16)를 통해 인체 외부에 설치된 외부 수신장치(20)에 수신된다.

종래 캡슐형 내시경은 백색광을 통해 직접 컬러 영상을 생성하여 외부 수신장치로 송신하였기 때문에 이를 위한 신호처리장치가 필요하였으나, 본 발명에 의한 캡슐형 내시경은 각 단색광에 의한 인체 내부의 이미지를 획득한 후 바로 외부 수신장치로 전송하므로 별도의 신호처리장치가 필요없다.

외부 수신장치(20)의 데이터 수신부(21)를 통해 각각의 단색광에 의한 인체 내부의 이미지를 수신하면, 적녹청 영상처리/복원부(22)는 적색광, 녹색광, 청색광에 의한 각각의 이미지를 합성처리하여 최종적인 인체 내부의 영상을 복원한다. 복원된 영상은 모니터 등 디스플레이부(23)에 출력되어 인체 내부의 모습을 화면으로 볼 수 있게 된다.

이처럼, 적색광 이미지, 녹색광 이미지, 청색광 이미지를 각각 따로 획득한 후 합성하여 하나의 컬러 영상을 얻기 때문에, 종래와 같이 적녹청 픽셀 배열로 인 한 전체 컬러 영상의 1/3 축소현상이 사라지고 이에 따라 선명한 고해상도의 컬러 영상을 얻을 수 있다.

상기 살펴 본 같이, 본 발명은 백색광원과 컬러 필터 대신에 적녹청 광원을 이용함으로써 종래 캡슐형 내시경보다 정확하고 선명한 고해상도의 인체 내부의 컬러 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 캡슐형 내시경에서 적녹청 각각의 단색광에 의한 인체 내부의 이미지를 생성한 후, 각각의 이미지를 외부 수신장치에서 합성 및 복원하기 때문에, 캡슐형 내시경 내부에 별도의 신호처리장치가 필요 없어서 캡슐형 내시경의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

적녹청 각각의 단색광에 의한 인체 내부의 이미지를 생성하는 캡슐형 내시경과,

상기 캡슐형 내시경으로부터 전송된 각각의 적녹청 이미지를 합성하여 인체 내부의 영상을 복원하는 외부 수신장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치
제 1항에 있어서,

상기 캡슐형 내시경은 적녹청 광원이 복수개 조합된 광원장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치.
제 2항에 있어서,

상기 적녹청 광원은 하나의 적색광원, 하나의 녹색광원 및 두 개의 청색광원으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득장치.
적녹청 광원의 각 단색광원의 발광시간을 달리하여 단색광원을 발광시키는 단계와,

상기 각 단색광원의 발광 시 그 단색광에 의한 인체 내부의 이미지를 생성하 는 단계와,

상기 각각의 단색광에 의한 인체 내부의 이미지를 합성하여 인체 내부의 영상을 복원하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 적녹청 광원을 이용한 인체 내부의 영상 획득방법.